차폐형 대 연선 계측 케이블: 선택 방법

계측 케이블이 표준 와이어와 다른 점

계측 케이블은 전력이 아닌 산업 환경에서 저전압 아날로그 및 디지털 신호를 전송하기 위해 특별히 제작되었습니다. 범용 배선과 달리 우선 순위는 다음과 같습니다. 전류 전달 용량에 대한 신호 무결성 . 공정 제어, 측정 및 자동화 시스템에 사용되는 가장 일반적인 두 가지 구조는 차폐형 계측 케이블과 연선 계측 케이블이며, 많은 경우 단일 케이블에 두 기능이 모두 결합되어 있습니다.

차이점을 이해하고 각 설계가 중요한 시점을 아는 것은 엔지니어가 신호 오류를 방지하고 문제 해결 비용을 줄이며 처음부터 규정 준수 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.

차폐된 계측 케이블 : 전자기 간섭으로부터 보호

차폐된 계측 케이블은 신호 도체 주위에 전도성 층(일반적으로 알루미늄 호일(마일라), 구리 브레이드 또는 둘의 조합)을 감쌉니다. 이 실드는 패러데이 케이지 역할을 하여 신호선에 연결되기 전에 방사된 전자기 간섭(EMI)과 무선 주파수 간섭(RFI)을 차단합니다.

실드가 효과적이려면 한쪽 끝(일반적으로 수신 쪽)을 접지해야 합니다. 양쪽 끝을 접지하면 접지 루프가 생성될 수 있으며, 이는 역설적으로 제거하려고 했던 저주파 잡음을 발생시킵니다.

차폐 케이블을 지정하는 경우

• 가변 주파수 드라이브(VFD), 모터 또는 변압기 근처에 설치
• 주변 EMI가 축적되는 30미터를 초과하는 긴 케이블
• 밀리볼트 수준의 노이즈라도 측정 오류를 일으키는 4~20mA 아날로그 루프
• 매우 낮은 전압(일반적으로 100mV 미만)에서 작동하는 열전대 및 RTD 신호 배선
• 인접한 케이블 간의 용량 결합이 문제가 되는 조밀한 도관이 있는 환경

호일 쉴드는 다음을 제공합니다. 100% 적용 범위 더 가볍고 종단하기 쉬운 반면, 브레이드 실드는 더 나은 기계적 내구성과 더 낮은 실드 저항을 제공합니다. 이는 고주파 응용 분야에서 중요합니다. 광대역 범위와 물리적 견고성이 모두 필요한 경우에는 포일 브레이드 조합 쉴드가 일반적입니다.

연선 계측 케이블 : 자기 유도 소음 제거

일관된 꼬임 길이로 두 도체를 함께 꼬는 것은 자기 유도(유도) 간섭을 거부하는 가장 효과적인 수동 기술 중 하나입니다. 변화하는 자기장이 꼬인 쌍선을 통과하면 인접한 반 꼬임에 동일하고 반대되는 전압이 유도됩니다. 이러한 전압은 수신기에서 상쇄됩니다. 이 원리는 다음과 같습니다. 공통 모드 거부 .

비틀림이 촘촘할수록(미터당 더 많은 비틀림) 더 높은 주파수에서 거부율이 높아집니다. 표준 계측 등급 연선은 일반적으로 25~50mm의 꼬임 길이를 지정하지만 이는 제조업체 및 애플리케이션 표준에 따라 다릅니다.

연선 설계가 측정 가능한 가치를 추가하는 경우

• 차동 신호가 균형 임피던스에 따라 달라지는 RS-485 및 Modbus 필드버스 네트워크
• 자기 결합이 주요 간섭 메커니즘인 50/60Hz에서 실행되는 전원 케이블에 대한 근접성
• 꼬인 쌍이 정확한 온도 보상에 필요한 올바른 합금 쌍을 유지하는 열전대 연장 와이어
• 4~20mA 루프에 주파수 편이 키 신호를 오버레이하는 HART 프로토콜 배선

차폐 쌍과 연선 쌍: 주요 차이점 요약

두 접근 방식 모두 잡음을 줄이지만 서로 다른 간섭 메커니즘을 목표로 합니다. 아래 표에는 실질적인 차이점이 요약되어 있습니다.

STP(차폐 연선): 공통 산업 표준

대부분의 산업용 계측 응용 분야에서는 STP(차폐 연선) 케이블 기본 사양입니다. 두 기술을 결합하면 가장 널리 퍼진 두 가지 잡음 메커니즘을 동시에 해결할 수 있습니다. 트위스트는 자기 결합 간섭을 거부하고 실드는 정전기 결합 EMI를 차단합니다.

다중 쌍 STP 케이블(예: 분산 제어 시스템(DCS) 및 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC) I/O 배선에 사용되는 케이블)에는 일반적으로 개별 쌍 차폐(IS)와 전체 차폐(OS)가 모두 포함됩니다. 개별 차폐는 각 신호 쌍을 인접한 신호 쌍과의 누화로부터 격리하는 반면, 전체 차폐는 외부 간섭에 대한 두 번째 보호 계층을 제공합니다.

IEC 60332, ICEA S-73-532 및 ISA-5.1과 같은 표준은 케이블 구성, 도체 크기 및 애플리케이션 요구 사항에 대한 지침을 제공합니다. 위험 지역 설치의 경우 IECEx 또는 ATEX 인증을 준수하면 재킷 재료 및 난연성에 대한 추가 구성 요구 사항이 추가됩니다.

도체 크기, 절연 및 재킷 선택

차폐 및 꼬임 구성 외에도 여러 다른 구성 매개변수가 계측 서비스의 케이블 성능에 영향을 미칩니다.

• 도체 게이지: 18AWG(0.75mm²) 및 20AWG(0.5mm²)는 4~20mA 루프에 가장 일반적입니다. 더 큰 게이지는 장기간에 걸쳐 루프 저항을 줄여줍니다. 이는 제어실에서 현장 장치에 전원을 공급할 때 중요합니다.
• 절연재: 가교 폴리에틸렌(XLPE)은 표준 PVC에 비해 뛰어난 내열성(–40°C ~ 90°C)을 제공합니다. 고온 공정 영역의 경우 실리콘 또는 PTFE 절연이 필요할 수 있습니다.
• 재킷 유형: LSZH(저연 제로 할로겐) 재킷은 EN 50266과 같은 표준에 따라 밀폐된 공간이나 점유 공간에 필요합니다. PVC 재킷은 비용 효율성과 내유성으로 인해 일반 산업용으로 널리 사용됩니다.
• 방어구: 강철 와이어 갑옷(SWA) 또는 연동 갑옷은 압착 및 충격 노출이 심한 직접 매설 또는 케이블 트레이 설치에 기계적 보호 기능을 제공합니다.

계측 케이블의 실제 선택 체크리스트

케이블을 지정하기 전에 다음 질문을 살펴보세요.

1. 아날로그(4~20mA, 열전대), 이산형 또는 디지털 필드버스(RS-485, HART, PROFIBUS) 중 어떤 신호 유형이 전송됩니까?
2. 모터, VFD, 고전압 전원 케이블 등 케이블 경로 근처의 주요 간섭 원인은 무엇입니까?
3. 총 실행 길이는 얼마이며, 허용되는 루프 저항이나 신호 감쇠에 영향을 줍니까?
4. 케이블 경로를 따라 나타나는 극한 온도와 화학 물질 노출 조건은 무엇입니까?
5. 분류된 위험 지역(Zone 1/2, Division 1/2)에 설치되어 있습니까?
6. 화재 성능 요구 사항(화염 확산, 연기 밀도, 할로겐 함량)이 지역 규정이나 프로젝트 사양에 명시되어 있습니까?

공장 환경의 대부분의 아날로그 계측기 루프의 경우 차폐 연선 계측 케이블 18AWG 주석 도금 구리 연선 도체, XLPE 절연체, 드레인 와이어가 있는 알루미늄 호일 쉴드 및 LSZH 또는 PVC 전체 재킷이 대부분의 요구 사항을 충족합니다. 이 기준선과의 편차는 특정 환경, 신호 또는 규제 조건에 따라 결정됩니다.